交互式输入系统及方法技术方案

一种交互式输入系统，包括至少两个成像组件，其从不同角度捕获感兴趣区域的图像帧，各成像组件包括图像传感器及实现于专用集成电路(ASIC)上的信号处理电路，所述图像传感器所获取的图像数据通过该信号处理电路进行预处理；以及处理结构，其对该成像组件输出的预处理图像数据进行处理以确定至少一个指针在所述感兴趣区域中的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交互式输入系统及方法
本专利技术涉及一种交互式输入系统和方法以及一种用于该交互式系统和方法的成像组件。
技术介绍
供用户使用有源指针(例如，发出光，发出声或发出其他信号的物品)、无源指针(例如，手指，圆柱体或其他物品)或其他合适的输入设备例如，鼠标或轨迹球等将输入信息输入一应用程序中的交互式输入系统，现如今是众所周知的。这些交互式输入系统包括但不限于：具有将模拟电阻或机器视觉技术运用于寄存器指针输入中的触控系统，例如美国第5448263号、6337681号、6747636号、6803906号、8232986号、7236162号以及第7274356号专利中，以及受让给加拿大亚伯达省卡尔加里市的智能技术无限责任公司，也即本申请受让人的公开号为2004/0179001的美国专利申请以及作为参考而并入该专利申请的全部公开内容中所公开的那些；具有将电子、电容、声学及其他技术运用于寄存器指针输入中的触控板的触控系统；平板或笔记本电脑(PC电脑)；智能电话、个人数字助理及其他手持设备；以及其他类似装置。上述并入的由莫里森等人所有的美国第6803906号专利公开了一种触控系统，其采用机器视觉来检测与具有其上呈现有电脑生成图像的触控表面进行交互的指针。矩形边框或框架围绕该触控表面并于其各角落处支撑数字摄像机。这些数字摄像机具有围绕并基本上环视该触控表面的相互重叠的视场。这些数字摄像机从不同的角度获取环视该触控表面的图像并生成图像数据。由数字摄像机所获取的图像数据通过自带的数字信号处理器进行处理以确定所捕获的图像数据中是否具有指针。当确定所捕获的图像数据中具有指针时，数据信号处理器将指针特征数据传送至主控制器，该主控制器接着对该指针特征数据进行处理以确定该指针相对该触控表面在采用三角测量法的(X，Y)坐标系上的位置。该指针坐标信息被传送至执行一个或多个运用程序的电脑上。该电脑采用该指针坐标对呈现于该触控表面上的电脑生成图像进行更新。接触该触控表面的指针因此可被记录为写或描画或用于控制由该电脑所执行的运用程序的执行。由麦克吉布内等人所有的并已受让给智能技术无限责任公司的公开号为WO2010/028490的国际专利申请，公开了一种触控输入系统，其包括至少两个从不同角度捕获感兴趣区域的图像帧的成像组件。各成像组件包括图像传感器和集成信号处理电路。该集成信号处理电路可实现于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或专用集成电路(ASIC)上。该集成信号处理电路包括聚光灯处理器和边框处理器，以对相关图像传感器所获取的图像数据进行预处理并生成指针数据以及指针悬停及接触状态数据。虽然大多数的交互式输入系统，在很多情况下，该交互式系统采用现有的构件。不幸的是，这些现有的构件往往都是尺寸大、费用高并且效率低。这当然地增加了交互式输入系统的制造及操作成本。另外，在采用通过通信线路进行通信的多个处理器的交互式输入系统中，处理器电路及通信线路的设计具有有限的处理及通信速度，导致产生潜在问题。正如本领域技术人员所能理解的，需要对交互式输入系统设计进行改善。因此，本专利技术的一个目的是提供一种新的交互式输入系统及方法和用于该交互式输入系统及方法的新的成像组件。
技术实现思路
相应地，在一个方面中提供了一种交互式输入系统，包括至少两个成像组件，其从不同角度捕获感兴趣区域的图像帧，各成像组件包括图像传感器及实现于专用集成电路(ASIC)上的信号处理电路，所述图像传感器所获取的图像数据通过所述信号处理电路进行预处理；以及，处理结构，其处理所述成像组件输出的预处理图像以确定至少一个指针在所述感兴趣区域中的位置。在一实施例中，处理结构包括多个数字信号处理器及图像数据集中器。图像数据集中器将来自所述成像组件的预处理图像数据与图像数据流相结合并将该图像数据流发送至所述数字信号处理器中的一者。所述数字信号处理器中的一者处理该预处理图像数据以生成指针数据，所述数字信号处理器中的另一者接收来自所述数字信号处理中的一者的指针数据并以三角函数计算该指针数据以确定所述至少一个指针相对于交互表面在(X，Y)坐标系上的位置。在一实施例中，各成像组件捕获图像帧序列中的图像帧，且其中所述信号处理电路处理所述图像帧序列的图像帧以生成所述预处理图像数据。在一种形式中，所述信号处理电路处理图像帧以移除环境光伪影，标识其中代表潜在指针的感兴趣区域以及确定有源指针的身份。在一实施例中，处理结构用于将配置数据提供至成像组件。所述配置数据在所述获取的图像帧中指定形成待预处理的图像数据的像素窗口。根据另一方面，提供了一种用于交互式输入系统的成像组件，包括图像传感器，其具有环视感兴趣区域的视场；以及处理电路，其接收所述图像传感器所获取的图像数据并处理该图像数据，其中所述图像传感器及处理电路实现于专用集成电路(ASIC)上。根据另一方面，提供了一种交互式输入系统，包括至少两个成像组件，其具有从不同角度围绕感兴趣区域的视场，各成像组件捕获图像帧序列，一个图像帧捕获于所述感兴趣区域充斥着光照时，多个图像帧捕获于不存在光照时，各成像组件具有信号处理电路，其采用所述一个图像帧及捕获于不存在光照时的背景图像帧生成不同图像数据并采用该不同图像数据及该背景图像执行垂直强度分布计算以标识一个或多个潜在指针；以及，处理结构，其处理所述成像组件的输出以确定各指针在所述感兴趣区域中的位置。根据另一方面，提供了一种交互式输入系统，包括至少两个成像组件，其从不同角度捕获被边框所围绕的感兴趣区域的图像帧，各成像组件处理所述获取的图像帧的位于窗口中的图像数据，所述窗口在呈现于所述获取的图像帧中时形状大致与所述边框的形状相适配；以及，处理结构，其处理所述成像组件输出的图像数据以确定至少一个指针在所述感兴趣区域中的位置。根据另一方面，提供了一种用于交互式输入系统的成像组件，包括图像传感器，其具有环视感兴趣区域的视场；以及处理电路，其处理所述图像传感器所捕获的图像帧序列，一个图像帧捕获于所述感兴趣充斥着背景光照时，多个图像帧捕获于不存在背景光照时，所述处理电路采用所述一个图像帧及捕获于不存在背景光照时的背景图像生成不同图像数据，并采用所述不同图像数据及所述背景图像执行垂直强度分布计算以标识所述图像帧中一个或多个指针。根据另一方面，提供了一种用于交互式输入系统的成像组件，包括图像传感器，其具有环视感兴趣区域并用于捕获其图像帧的视场；以及处理电路，其处理所述图像帧的像素窗口以标识其中一个或多个潜在指针，其中所述窗口在呈现于所述获取的图像帧中时形状大致与围绕所述感兴趣区域的边框的形状像接近。附图说明以下，将参照以下附图对本专利技术进行进一步地说明：图1为交互式输入系统的原理示意图；图2为图1所示的交互式输入系统的原理方框图；图3为构成图1所示的交互式输入系统一部分的成像组件中一者的方框图；图4为构成图1所示的交互式输入系统一部分的成像组件及主控器的方框图；图5为图4所示的主控器的功能模块图；图6为构成图3所示的成像组件一部分的图像传感器的像素区域以及所读出的像素区域窗口图；图7为不同图像帧的部分；图8为基于图7所示的不同图像帧并采用第一VIP方法计算的标准化垂直强度分布的图表，且示出了该标准化垂直强度分布的结果感兴趣区域(RO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交互式输入系统，包括：至少两个成像组件，其从不同角度捕获感兴趣区域的图像帧，各成像组件包括图像传感器及实现于专用集成电路(ASIC)上的信号处理单路，该图像传感器所获取的图像数据通过该信号处理电路进行预处理；以及，处理结构，其处理所述成像组件输出的预处理图像数据以确定至少一个指针在所述感兴趣区域中的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.11 US 61/5589611.一种交互式输入系统，包括：至少两个成像组件，其从不同角度捕获感兴趣区域的图像帧，各成像组件包括图像传感器及实现于专用集成电路(ASIC)上的信号处理电路，该图像传感器所获取的图像数据通过该信号处理电路进行预处理；以及，处理结构，其处理所述成像组件输出的预处理图像数据以确定至少一个指针在所述感兴趣区域中的位置；其中所述处理结构包括多个数字信号处理器；所述处理结构进一步包括图像数据集中器，该图像数据集中器将来自所述成像组件的预处理图像数据及图像数据流进行结合，并将该图像数据流传送至所述多个数字信号处理器；所述多个数字信号处理器中的一者处理所述预处理图像数据以生成指针数据且所述多个数字信号处理器中的另一者接收来自该数字信号处理器中的一者的指针数据并以三角函数计算该指针数据以确定所述至少一个指针相对于交互表面在(X，Y)坐标系上的位置：其中所述多个数字信号处理器中的一者处理该预处理图像数据以至少确定指针接触状态及指针边界；所述数字信号处理器中的一者进一步处理该预处理图像数据以移除错误的指针接触数据。2.如权利要求1所述的交互式输入系统，其中各所述成像组件捕获图像帧序列中的图像帧且其中所述信号处理电路处理该图像帧序列的图像帧以生成所述预处理图像数据，所述信号处理电路用以执行至少一个以下动作：处理图像帧以移除环境光伪影，处理所述图像帧以标识其中代表潜在指针的感兴趣区域，以及，处理图像帧以确定有源指针的身份。3.如权利要求2所述的交互式输入系统，其中所述信号处理电路通过执行至少一个垂直强度分布计算及将其结果与阈值数据进行比较而识别所述感兴趣区域。4.如权利要求3所述的交互式输入系统，其中所述信号处理电路通过执行多个垂直强度分布计算及将其结果与阈值数据进行比较而识别所述感兴趣区域。5.如权利要求4所述的交互式输入系统，其中所述信号处理电路以并行方式执行所述垂直强度分布计算；所述图像帧序列包括获取于所述感兴趣区域充斥着光照时的一个图像帧及获取于不存在光照时的多个图像帧，所述信号处理电路采用所述一个图像帧及获取于不存在光照时的背景图像生成不同图像数据，并且采用所述不同图像数据及所述背景图像执行所述垂直强度分布计算。6.如权利要求1所述的交互式输入系统，其中所述处理结构用于为所述成像组件提供配置数据；所述配置数据在所述获取的图像帧中指定像素窗口，该像素窗口形成待预处理的所述图像数据；所述配置数据是可修改的以调整所述窗口的形状。7.一种交互式输入系统，包括：至少两个成像组件，其从不同角度捕获感兴趣区域的图像帧，各成像组件包括图像传感器及实现于专用集成电路(ASIC)上的信号处理电路，该图像传感器所获取的图像数据通过该信号处理电路进行预处理；以及，处理结构，其处理所述成像组件输出的预处理图像数据以确定至少一个指针在所述感兴趣区域中的位置；其中各所述成像组件捕获图像帧序列中的图像帧且其中所述信号处理电路处理该图像帧序列的图像帧以生成所述预处理图像数据，所述信号处理电路用以执行至少一个以下动作：处理图像帧以移除环境光伪影，处理所述图像帧以标识其中代表潜在指针的感兴趣区域，以及，处理图像帧以确定有源指针的身份；其中所述信号处理电路通过执行多个垂直强度分布计算及将其结果与阈值数据进行比较而识别所述感兴趣区域；其中所述信号处理电路以并行方式执行所述垂直强度分布计算；所述图像帧序列包括获取于所述感兴趣区域充斥着光照时的一个图...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯林顿·兰姆，劳伦斯布鲁斯·席威特，特雷弗·艾奇特，查尔斯·昂格，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71